大學想要選擇學習自動化專業(yè)，可以看什么書去提前了解？

自動化是一個很大的范疇，這里有很多技術。例如許多小區(qū)大門的自動人臉識別開門系統(tǒng)，就是自動化的應用之一。在自動化里，自動控制占了很大的比重。

題主顯然是高中生，我來給高中生講講自動控制吧。

1.水位控制的例子

我們看下圖：

圖1是一個水池。我們期望出水水量不會中斷，并且要確保出水最低水壓P，所以我們必須維持水池中的水位在最高水位與最低水位之間。顯然，我們可以利用水位測量裝置，使得當水位低于最低水位時就起動水泵向水池注水，當水位超過最高水位時就讓水泵停機。在這個過程中，單位時間內的進水水量必須大于出水水量。

由于圖1中的水位是在最高水位與最低水位之間波動，我們把這種控制叫做位式控制。

如果我們把最低水位抬高并接近最高水位，甚至兩者合并，則此時的水位控制就在它允許的偏差范圍內實現(xiàn)連續(xù)控制。

通過圖1，我們看到了兩種控制方式，即位式控制和連續(xù)控制。

對于連續(xù)控制方式，水位H當然就是我們的控制目標。水位通過傳感器采集，我們把采集到的實時水位位置減去控制線（最高水位）得到水位偏差ΔH。根據(jù)偏差ΔH的大小，我們去控制水泵電機的轉速，從而調節(jié)進水的流量Q1：偏差ΔH越大，進水流量就越大；偏差ΔH越小，進水流量就越小。當偏差ΔH等于零時，水泵停機。我們把這種控制方式叫做比例控制方式。如此一來，我們就可以實現(xiàn)水池水位的連續(xù)控制。

然而，當水位發(fā)生突變時，光靠比例控制無法勝任。我們把這種突變量用微分表示，即dH/dt。一旦發(fā)生突變，控制系統(tǒng)根據(jù)突變量起動水泵加大流量，我們把這種控制叫做微分控制方式。

當水位充分接近控制點時，偏差很小，比例控制已經(jīng)不能勝任。此時我們把偏差用積分積累起來，當偏差積累到一定程度后我們調節(jié)水泵流量以消除偏差。我們把這種控制叫做積分控制方式。

以上的比例、積分和微分控制方式用PID來表示。

我們看下圖：

圖2中，虛線就是控制線。我們看到虛線有兩條，它用于表征控制的偏差，或者說控制精度。圖2中對不同的比例系數(shù)Kp給出了幾種曲線，我們看到比例越大控制量的超調量也越大。可見，PID測控技術的具體參數(shù)是很有講究的。

2.自動控制涉及到哪些技術和課程？

上述水位控制的例子中，我們應當能感受到自動控制與許多知識和技術有關。那么對于一般性的自動控制系統(tǒng)，它與哪些知識相關聯(lián)？以下我們來羅列分析：

第一是供配電技術和電動機控制技術，它與電機學、電力變壓器、供配電系統(tǒng)、開關電器技術都有關。

第二是傳感器技術，它與模擬電子技術、數(shù)字電子技術，以及電參量和非電參量的采集技術等都有關。

第三個是單片機技術、PLC技術以及數(shù)據(jù)交換和計算機控制原理等技術。

第四個是自動控制原理，這是核心技術。

第五個是機械設備的工作原理和工藝條件，例如水泵機組、管路系統(tǒng)等等，以及操作工藝要求等等。

以下我們來相對深入地探討一番。

（1）電路分析

電路分析是電氣技術的基礎課。

我們在中學里讀過直流電路和交流電路，但那只是最基礎的概念，連電路分析的門檻都還沒進。

我們在電路分析里，會讀到電壓源和電流源，還有受控源。會讀到電阻、電感和電容在直流電路中的特性，以及求解直流電路的方法。對于交流電路，由于電壓和電流既有幅值變化，也有相位和頻率變化，為此我們會學到一種特殊的參量叫做相量。

注意到相量不是矢量或者向量。例如力學里的力矩是矢量，它是力、力臂以及夾角的正弦之乘積，我們把它叫做矢量的叉乘。電流相量與電壓相量的叉乘是無功功率，它是標量?？梢娤嗔坎皇窍蛄炕蛘呤噶?。

我們還會學到電路的響應，以及電參量與頻率的關系等等。

學習電路分析，需要有一個基本數(shù)學工具，就是高等數(shù)學。

（2）模擬電子技術、數(shù)字電子技術和電力電子技術

這三門課是我們進一步學習電路設計的基礎課。我們通過這三門課程的學習，知道了如何設計晶體管電路、運算放大器電路、各種基礎數(shù)字集成芯片構成的電路，以及晶閘管整流和控制的原理。我們可以進一步學習使用面很廣的變頻器、軟啟動器的工作原理。

可以這么說，這三門課是當代工業(yè)控制儀器儀表及調控裝置的核心技術。

（3）單片機、PLC控制技術和數(shù)據(jù)交換技術

單片機在工業(yè)控制中得到廣泛應用，連我們家里的洗衣機和電冰箱里都有單片機，可見單片機技術的重要性。

PLC是一種特殊的單片機工業(yè)產(chǎn)品，具有極高的抗電磁騷擾的能力。

電磁騷擾，它有兩方面的內容，其一是該設備抵御電磁干擾的能力，其二是自身不會產(chǎn)生電磁信號去干擾別的設備。

利用PLC，可以實現(xiàn)程序控制，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場總線及工業(yè)以太網(wǎng)下的數(shù)據(jù)交換，用途極其廣泛。

利用PLC，我們可以把現(xiàn)場信息傳遞到計算機控制中心去，這樣就能實現(xiàn)計算機控制了。

（4）自動控制原理

自動控制原理是自動化的最核心理論。

從圖1的水位控制，我們能隱隱約約地感覺到，受控量是可以用一個或者多個微分方程來表達的，自動控制技術中如何求解微分方程顯然成為一個重點內容。

我們想想對數(shù)和反對數(shù)的關系。我們利用對數(shù)把乘除和乘方、開方變成加減法和乘除法，計算完了再反變換回來，就可以得到解答。在自動控制原理里，把微分方程用復變函數(shù)中的積分變換換到復數(shù)域中，微分方程就變成了代數(shù)方程。這種代數(shù)方程在自動控制技術里叫做傳遞函數(shù)。我們對傳遞函數(shù)按代數(shù)方程的辦法求解，容易非常多，之后再反變換回到實數(shù)域，繼續(xù)求解得到最后解答。

在自動控制技術里，往往不再變換回去，直接用傳遞函數(shù)執(zhí)行分析和求解。

前面講過的PID方程，以及計算機中執(zhí)行電力監(jiān)控的軟件，它們都可利用傳遞函數(shù)來求解。甚至，在PLC的內部模塊中，還有專門的PID模塊以及傳遞函數(shù)解析模塊。

自動控制原理就是這樣把輸入?yún)⒘?、反饋參量、調節(jié)控制和輸出操控聯(lián)系到一起的。

3.對于高中生，我們要看什么書來了解自動化？

我們從前面的描述中可以看出，以高中生的水平來學習自動化技術是不可能的，但我們如果僅僅只了解自動化，應當是可以的。

我給題主介紹幾本書吧。

第一本書：《一本書讀懂無人駕駛》，楊寬等編著，化學工業(yè)出版社出版。

第二本書：《什么是自動化》，王宏偉編著，大連理工大學出版社出版。

第三本書：《人工智能:用AI技術打造智能化未來》，中國科學技術出版社

第四本書：《自動化學科概論》，第二版，戴先中著，高等教育出版社

我手上只有這四本書，感覺不錯，其中第二本和第三本值得主推。

至于大學的教材，建議題主還是免了吧。一者我們自己還要高考，二者這些教材太深，不建議去讀教材。